配電變壓器經濟運行方式的分析與應用探討

閆勇

(國網吉林梅河口市供電有限公司,吉林梅河口 135000)

配電變壓器經濟運行方式的分析與應用探討

閆勇

(國網吉林梅河口市供電有限公司,吉林梅河口 135000)

在當前配電網的能耗中,變壓器的能耗占有相當大的比例,這與當前我國“節能減排”的發展國策相悖,由此帶來的經濟損失很難估量。本文對影響配電變壓器經濟運行的因素進行了分析,并對配變的經濟運行方式和提高其經濟運行水平的措施進行了探討。

配電變壓器 經濟運行 損耗

1 引言

隨著經濟和社會的發展，企業生產和人們生活對電力系統的依賴程度也在大幅增加，但在電力系統和用電單位大量應用的配電變壓器，其運行能耗的控制問題在近年的發展進程中還存在一些不合理的地方。例如當前有很多配變在確定經濟運行方式時還依賴人工經驗，不僅不能帶來經濟運行，反而還可能造成電力浪費。

在當前配電網的能耗中，變壓器的能耗占有相當大的比例，這與當前我國“節能減排”的發展國策相悖，由此帶來的經濟損失很難估量。因此，如何在滿足生活、生產需要以及配變運行可靠性的前提下，減少變壓器損耗和對能源的浪費，提升電力供應質量，從而最終實現電力資源的可持續發展是當務之急。鑒于此，筆者結合自己多年在輸配電線路、設備維護管理工作中的經驗，對配變的經濟運行方式進行了探討。

2 影響配電變壓器經濟運行的因素分析

配電變壓器的經濟運行水平會對電網的輸配電效率產生重要影響，降低配變損耗、優化供電質量是進行配網維護管理和改造的重要內容。

2.1 判斷配變是否經濟運行技術方法落后

技術方法落后是造成配變經濟運行水平低下的一個重要因素。當前，在配電變壓器的經濟運行計算分析工作中，人工經驗仍占有很大的市場，沒有能真正根據變壓器的特性、參數和負載變化情況進行科學合理的計算。此外，當前在執行配變的經濟運行方案時，大多還是以負荷變化情況為執行依據，具體則需要通過配電工作人員與運檢部門的協調來了解負荷變化情況，突出表現為自動化程度較低，在實時性和技術可靠性方面還存在不足。例如柱上配電變壓器沒有自動上傳運行數據的多功能電子表。

2.2 保電任務較重

對季節性用電高峰期或部分重點生產單位而言，保電任務較重，供給需求則很難降低，影響經濟運行時段。在規律用電高峰時(例如晚間)也存在保電任務繁重的問題，這同樣會對配變的經濟運行產生影響。此外，在進行電網重大檢修或進行大規模改造時，供電壓力會比較大，此時為了保障供電安全，也很難開展配變經濟運行工作。

2.3 變壓器的切換耗能增加

在存在多臺變壓器共同運行的狀態下，通常都需要根據負荷的周期性變化規律切換變壓器，甚至于一些地區因為電網晝夜的負荷變動較大，要求每日需切換主變，這不利于安全運行，由此帶來的變壓器使用壽命減少和故障率上升同樣會影響配變的經濟運行。

3 配變的經濟運行方式

3.1 單臺配變的經濟運行

在時間T內，雙繞組配電變壓器的有功功率損耗率為:

其中，P0為變壓器的空載損耗；Pk為變壓器的短路損耗；S為變壓器的額定容量；β為變壓器的負載系數；cosφ為變壓器的負載功率因數；kT為負載波動損耗數，當負載波動較小時，kT=1。

考慮到在實際運行過程中，變壓器的無功功率損耗也會對總體效益產生影響，所以引入無功功率經濟當量來計算綜合有功功率損失。無功功率經濟當量的值與配變所處系統的位置有關，一般要經過科學計算。單臺變壓器的空載綜合功率損耗PZ0、短路綜合功率損耗PZk、綜合功率損耗ΔPZ以及綜合有功功率損耗率ΔPZ%為:

其中，KQ為無功功率經濟當量，工程中一般取0．2。

3.2 多臺配變的經濟運行

假定有兩臺配變共同運行，其額定容量分別為S1和S2，并且滿足S1＞ S2的關系，負載的視在功率為SL，則配變的功率損失為:

其中，ΔP1為1號配變的有功功率損耗；ΔP2為2號配變的有功功率損耗；P10為1號配變的空載有功損耗；P20為2號配變的空載有功損耗；P1k為1號配變的短路有功損耗；P2k為2號配變的短路有功損耗。如果令兩臺變壓器的功率損耗相等，則通過聯立式(6)、(7)就能計算得到臨界經濟容量SJP為:

由(8)式可知，當變壓器的負載功率SL＞SJP時，則選用1號配變的運行比較經濟；反正，則選用額定容量較小的2號配變的運行比較經濟。

配電變壓器空載時的無功功率損耗Q0、短路時的無功功率損耗Qk為:

則上述兩臺配變的無功功率損耗為:

與有功功率類似，無功功率的臨界經濟容量SJQ可以被計算得到:

由(13)式可知，當變壓器的負載功率SL＞SJQ時，則選用1號配變的運行比較經濟；反正，則選用額定容量較小的2號配變的運行比較經濟。

一般而言，多臺變壓器的有功功率與無功功率的經濟運行方式是一致的，然而在某些特定狀態下，有功功率與無功功率的經濟運行方式之間會產生矛盾，為解決這一問題，就需要綜合考慮有功和無功最優計算的結果。因此，需要引入綜合功率的經濟運行概念，經計算，綜合功率的臨界容量為:

4 提高配變經濟運行水平的一些其他措施

4.1 合理選擇變壓器的運行方式

對于配變而言，因為負載變動情況是影響其經濟運行的最重要的因素，所以針對單臺運行的配變，應考慮增設適當的小容量變壓器小負載后運行；對因季節等因素所造成的周期性負載，宜配置兩臺不等容量的變壓器進行分期運行；此外，在選擇配電變壓器的運行方式時，不能只考慮其運行的經濟性，還要將所選運行方式對電網系統的影響考慮在內，確保配變運行方式不僅適用于所在的配送電區域，更不會對大范圍的電網系統造成不利影響。

4.2 改善運行條件

配電變壓器本身的能耗也是影響其經濟運行的重要因素之一，針對配變的節電降耗工作需要做到以下幾點:(1)在農網改造中盡量采用新型節能配電變壓器；(2)給配電變壓器裝設無功補償裝置；(3)對配變的運行溫度加以控制；(4)避免配電變壓器超載運行；(5)給配電變壓器安裝實時監測運行狀態的智能電表。

4.3 對低壓線路進行改造

加大低壓線路改造力度，通過對低壓干線和主要分支線有兩線改為四線運行，保證變壓器的三相負荷平衡以盡量降低功率損失。

5 結語

總之，提高配電變壓器的經濟運行水平是改善配變運行效率、減少配網運行能耗的有效途徑之一，也是實現電力資源可持續發展的關鍵所在，具有極其重要的現實意義。

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